一种基于arm+fpga的桌面型运动控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，涉及运动控制器的技术领域，包括内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块，ARM数据处理模块连接FPGA运动控制模块，还包括外设模块：经第一RJ45接口连接FPGA运动控制模块的主轴控制模块；经第二RJ45接口连接FPGA运动控制模块的数字量I/O模块；经第三RJ45接口连接FPGA运动控制模块的模拟量I/O模块；经第四RJ45接口连接ARM数据处理模块的显示模块；经第五RJ45接口连接FPGA运动控制模块的电机驱动模块。本实用新型采用了重新定义的RJ45接线，该接口体积小，有利于优化运动控制器的结构；模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强。
【专利说明】
一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器
技术领域
[0001]本实用新型涉及运动控制器的技术领域，具体涉及一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器。
【背景技术】
[0002]桌面3D打印、桌面数控、桌面机器人发展迅速，其便捷性和实用性，得到广泛应用，而其运动控制器也要求越来越高，不管是传统的PC机相结合的方式或者是运动控制卡，由于其体积、成本、接口等因素，无法在这方面得到应用，目前更多的是自己研发的嵌入式控制系统，功能模块简单，而且接口也多采用传统的排针以及杜邦线连接，容易插错，导致电路烧坏，甚至出现安全故障。其通用性、安全性、稳定性都不足。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，接插口稳固可靠，体积小，具有通用性。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]—种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，包括内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块，ARM数据处理模块连接FPGA运动控制模块，还包括如下外设模块:
[0006]经第一RJ45接口连接FPGA运动控制模块的主轴控制模块；
[0007]经第二RJ45接口连接FPGA运动控制模块的数字量I/O模块；
[0008]经第三RJ45接口连接FPGA运动控制模块的模拟量I/O模块；
[0009 ]经第四RJ45接口连接ARM数据处理模块的显示模块；
[0010]经第五RJ45接口连接FPGA运动控制模块的至少一个电机驱动模块；
[0011]其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的一侧，第五RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的另一侧。
[0012]作为本实用新型的一种改进，ARM数据处理模块中设置有用于接收外部运动数据与加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口。
[0013]作为本实用新型的一种改进，FPGA运动控制模块上设置有四个第五RJ45接口，该四个RJ45接口分别连接四个电机驱动模块，该四个电机驱动模块用于驱动四轴电机。
[0014]作为本实用新型的另一种改进，电机驱动模块为电机驱动模块中设置有步进电机驱动芯片和光电编码计数器。
[0015]作为本实用新型的另一种改进，数字量I/O模块和模拟量I/O模块均设置有译码芯片。
[0016]本实用新型的有益效果在于:采用可编程逻辑器件FPGA作为运动控制器，同时统一采用国际标准接口RJ45作为核心控制器和外设模块的接口，通过重新定义RJ45引脚的功能，连接外部扩展的电机驱动模块、输出模块、输入模块、串口模块等，RJ45接口插拔方便，即插即用，而且接插口稳固可靠，有固定方向不会插反，使运动控制器具有通用性，易于扩展;采用了重新定义的RJ45接线，该接口体积小，有利于优化运动控制器的结构;模块化清晰，功能齐全，适合扩展，适用性和通用性比较强。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构框图；
[0018]图2是第一RJ45接口的接口定义示意图；
[0019]图3是第二RJ45接口的接口定义示意图；
[0020]图4是第三RJ45接口的接口定义示意图；
[0021]图5是第四RJ45接口的接口定义示意图；
[0022]图6是第五RJ45接口的接口定义示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，包括内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块，ARM数据处理模块中设置有用于接收外部运动数据与加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口，ARM数据处理模块连接FPGA运动控制模块，还包括外设模块，外设模块包括:经第一 RJ45接口连接FPGA运动控制模块的主轴控制模块;经第二 RJ45接口连接FPGA运动控制模块的数字量I/O模块;经第三RJ45接口连接FPGA运动控制模块的模拟量I/O模块，数字量I/O模块和模拟量I/O模块中均设置有译码芯片，其中数字量I/O模块中还设置有光电隔离芯片，模拟量I/O模块中还设置有A/D转换芯片;经第四RJ45接口连接ARM数据处理模块的显示模块;分别经四个第五RJ45接口连接FPGA运动控制模块的四个电机驱动模块，电机驱动模块中设置有步进电机驱动芯片和光电编码计数器；其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的一侧，四个第五RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的另一侧。
[0026]本实用新型提供的桌面型运动控制器中，ARM数据处理芯片为Acorn公司的ARM处理器，用于读取、解析和处理用户的加工数据文件和运动数据;FPGA运动控制模块为Altera公司的FPGA逻辑控制器，用于进行算法计算，并对外设模块进行信号读取和控制；主轴控制模块用于控制主轴电机，可以调整主轴的转速和方向；显示模块具有LED显示屏和触摸屏，用于人机交互操作;数字量I/O模块和模拟量I/O模块用于读取或操作外部的输入、输出信号，如读取系统的原点、限位、普通1等信号和控制外部继电器等器件等；四个电机驱动模块用于驱动四个运动轴的步进电机，进行二轴至四轴联动插补动作。
[0027]实施例2
[0028]本实用新型中，RJ45接口的定义如下:
[0029]如图2所示，第一RJ45接口上设置有八个接口，该八个接口依次定义为:PffM脉冲信号正端PWM+、Pmi脉冲信号负端PWM-、方向信号正端DIR+、方向信号负端DIR-、使能信号端ENA、电源接口 VCC和两个接地端GND ；
[0030]如图3和图4所示，第二RJ45接口和第三RJ45接口上分别设置有八个接口，第二RJ45接口和第三RJ45接口的定义一致，该八个接口依次定义为:输入1数据输出信号端I nTx、输入1数据输入信号端I nRx、电源接口 VCC、接地端GND、输出1数据输出信号端OutTx、输出1数据输入信号端OutRx、电源接口 VCC和接地端GND ；
[0031 ]如图5所示，第四RJ45接口上设置有八个接口，该八个接口依次定义为:片选信号端CS、复位信号端RES、数据和命令控制信号端D/C、SPI时钟信号端SCLK、SPI输入信号端SDIN、显示屏供电使能信号端EN、电源接口 VCC和接地端GND ；
[0032]如图6所示，第五RJ45接口上设置有八个接口，该八个接口依次定义为:脉冲信号正端PUL+、脉冲信号负端PUL-、方向信号端DIR、使能信号端ENA、光电编码计数器脉冲信号正端POS+、光电编码计数器脉冲信号负端POS-、电源接口 VCC和接地端GND。
[0033]经本实用新型重新定义后，RJ45接口适用于桌面型运动控制器中，其引脚与电气特性满足使用要求，拓宽了RJ45接口的应用范围，优化了桌面型运动控制器的结构和性能。
[0034]对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，其特征在于，包括内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块，ARM数据处理模块连接FPGA运动控制模块，还包括如下外设模块: 经第一 RJ45接口连接FPGA运动控制模块的主轴控制模块； 经第二 RJ45接口连接FPGA运动控制模块的数字量I/O模块； 经第三RJ45接口连接FPGA运动控制模块的模拟量I/O模块； 经第四RJ45接口连接ARM数据处理模块的显示模块； 经第五RJ45接口连接FPGA运动控制模块的至少一个电机驱动模块； 其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的一侧，第五RJ45接口设置于内设的ARM数据处理模块和FPGA运动控制模块的另一侧。2.如权利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，其特征在于，ARM数据处理模块中设置有用于接收外部运动数据与加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口。3.如权利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，其特征在于，FPGA运动控制模块上设置有四个第五RJ45接口，该四个RJ45接口分别连接四个电机驱动模块。4.如权利要求1或3所述的基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，其特征在于，电机驱动模块中设置有步进电机驱动芯片和光电编码计数器。5.如权利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型运动控制器，其特征在于，数字量I/O模块和模拟量I/O模块均设置有译码芯片。
【文档编号】G05B19/042GK205507451SQ201620241449
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】黄国静, 林淦, 刘建群, 高伟强, 许东伟
【申请人】佛山智昂科技有限公司